Über uns

Seit der Gründung im Februar 2010 befassen wir uns mit Dienstleistungen und der Entwicklung eigener Technologien im Umfeld leistungselektronischer Systeme. Mit dem interdisziplinären Hintergrund aus den Bereichen Leistungselektronik, Systemtheorie, Software-Entwicklung, elektronische Baugruppen und Regelungstechnik entwickeln wir für unsere Kunden maßgeschneiderte Lösungen. Beginnend mit einfachen Software-Lösungen wie plugin-Modellen und Regelungen bieten wir auch komplette Entwicklungsumgebungen wie VIAvento an, mit denen alle Arbeitsschritte begleitet werden – von der Auslegung einer Anlage bis zur Implementierung der Regelung und Inbetriebsetzung. Mit unseren Projektpartnern aus den Bereichen der Stromrichter-Herstellung, der Anlagenherstellung und des Netzbetriebs (sowohl Übertragungs- als auch Verteilnetzte) erweitern wir stetig unser Knowhow, das wir in Zukunft auch sehr gern einsetzen werden, um Ihre Projekte nach vorne zu bringen.

 

Technologie

Im Laufe der letzten Jahre haben wir einige Technologien entwickelt, die in unseren Dienstleistungen verwendet und auch direkt bei Ihnen verwendet werden können. Von der Modellierung, über die Regelung einer Anlage bis zum kompletten Analysator und der kompletten Entwicklungsumgebung VIAvento werden unsere Technologien bereits heute bei vielen unserer Projektpartner erfolgreich eingesetzt.

Seit unserer Gründung im Jahr 2010 beschäftigen wir mit leistungselektronischen Anlagen und vielen notwendigen Prozessschritten von der Auslegung bis zum Betrieb. In dieser Zeit haben wir unsere eigene leistungsfähige Entwicklungsumgebung VIAvento zur Unterstützung aller Arbeitsschritte entwickelt. Mit der Regelungsentwicklung inkl. automatisierter Code-Generierung, der Simulation und zahlreicher weiterer Schritte bildet VIAvento heute das Rückgrat der meisten unserer Projekte.

Eine Anwendung von VIAvento ist die Auskopplung kompilierter Anlagenmodelle, die die Untersuchung leistungselektronischer Anlagen in der gleichen Qualität in diversen Programmen ermöglicht. Aufbauend auf der gleichen Technologie wie im VIAvento-Kern ermöglichen die Rechenzeit-optimierten Plugin-Anlagenmodelle eine qualitativ hochwertige und trotzdem schnelle Untersuchung – unabhängig von Ihrer Wahl des Untersuchungsprogramms.

Ebenfalls seit den Gründungstagen im Einsatz und stetig weiterentwickelt ist unsere Regelungstechnologie. Durch die Verwendung unterschiedlicher Ansätze in einer einzigen Technologie wird in vielen unterschiedlichen Topologien und Anwendungen eine maximale Robustheit, eine optimale Ausnutzung der physikalischen Auslegung und gleichzeitig eine hohe Dynamik erreicht.

Neben den Möglichkeiten der Untersuchung leistungselektronischer Systeme in Software-Anwendungen bietet der Avasition-Analysator die Möglichkeit selbst komplexe Systeme mit vielen geregelten Anschlussnehmern in einer kosteneffizienten Berechnungs-Hardware zu untersuchen. In Kombination mit der komfortablen Benutzeroberfläche (VIAvento) bietet sich Ihnen damit die Möglichkeit, Untersuchungen bis hin zur Echtzeit auch unter Berücksichtigung Ihrer eigenen Regelungshardware auszuführen.

Im Folgenden sind noch weitere Details zu unseren einzelnen Dienstleistungen gegeben:

  • Plugin-Anlagenmodelle
  • Anlagenregelungen
  • Avasition-Analysator
  • Enwticklungsumgebung VIAvento

 

Plugin-Anlagenmodelle

Das dynamische und stationäre Verhalten moderner leistungselektronischer Anlagen wird häufig in diversen Programmen zur Simulation bzw. Netzberechnung untersucht (z.B. PowerFactory, Simscape Power Systems mit MATLAB/Simulink, PSS NETOMAC, PSCAD, PLECS). Zur detaillierten und realitätsgetreuen Modellierung der Anlagen inklusive aller relevanten physikalischen Effekte haben wir allgemeine Anlagenmodelle entwickelt, die als plugin in diverse Programme eingebunden werden können. Damit ist eine Modellierung mit gleichbleibend hoher Qualität und schneller Ausführgeschwindigkeit in allen Programmen garantiert. Die Plugin-Anlagenmodelle umfassen die folgenden Aspekte:

  • Modellierung in Form von Zustandsraummodellen
    • Nachbildung elektrischer, mechanischer und thermischer Systeme
    • Eingangsgrößen nach physikalischen Bedingungen wählbar (keine Anpassung des Modells an begrenzte Modellierungsmöglichkeiten)
    • Hohe Genauigkeit da Ordnung des Modells und des physikalischen Systems identisch
  • Automatisierte Erzeugung des mathematischen Modells aus Ersatzschaltbild
    • Gegebenes Ersatzschaltbild wird in neutralen Graphen zerlegt
    • Aus Graphen werden Differentialgleichungen automatisiert erzeugt
    • Damit gleichbleibende hohe Qualität gewährleistet
  • Einbau des Modells in kompilierten Bibliotheken (DLL)
    • Aufrufbar in vielen Programmen (vgl. oben aufgelistete Programme)
    • Inhalt und Aufrufhäufigkeit (Abtastzeit) frei wählbar
  • Mit dieser flexiblen Struktur unterschiedliche Modelle möglich
    • Von einzelnen Stromrichtern bis zu kompletten Anlagen oder Systemen bestehend aus mehreren Anlagen
  • Vorteile der Plugin-Anlagenmodelle
    • Gleichbleibend hohe Qualität in allen Programmen
    • Schnelle Ausführzeit durch optimierte Implementierung
    • Alle relevanten physikalischen Effekte in jedem Modell sofort enthalten

 

Anlagenregelungen

Das dynamische Verhalten geregelter Anlagen aller Art wird – neben der Topologie und Parametrierung – vor allem durch die Regelungssoftware bestimmt. Aus den Vorteilen vieler bekannter Regelungsansätze sowie einigen selbst entwickelten Regelungslösungen resultiert unsere Regelungs-Technologie, die sich gleichzeitig durch eine hohe Robustheit und intelligentes dynamisches Verhalten auszeichnet.

Wir verfügen über eine Technologie der Regelungsentwicklung, die für Anlagen unterschiedlichster Art angewendet werden kann (Zwei- und Dreipunkt-Wechselrichter, Multilevel-Stromrichter und Thyristor-basierte Stromrichter in diversen Anwendungen wie Wind-, Solar-, Energieverteilung, Bahntechnik und weitere). Folgend sind einige zentrale Aspekte unserer Technologie dargestellt.

  • Avasition-Regelungen haben grundsätzlich die folgenden Eigenschaften
    • Alle Stromrichter-Regelungen
      • Maximale Robustheit und minimaler Inbetriebsetzungsaufwand
      • Optimale Ausnutzung der physikalischen Auslegung
      • Maxime – dezentraler Ansatz: Betrieb stets ohne Kommunikation mit anderen Komponenten gegeben, Kommunikation ist nur Mittel zur Optimierung
    • Netzumrichter-Regelung
      • Minimale ungewollte Netzrückwirkungen
      • Netzbildend, auch geeignet für schwache Netze und Inselnetzsituationen
      • Hochdynamischer Eigenschutz (nach Möglichkeit ohne Stromrichter-Blockieren bzw. Einsatz einer Pulssperre)
    • Maschinenumrichter-Regelung
      • Hochdynamisch realisierbar
      • Verhalten für mechanische Komponenten optimierbar
      • Hohe Dynamik auch mit geringen Schaltfrequenzen, z.B. im Feldschwächbereich
  • Unterschiedliche mathematische Ansätze implementiert
    • Augenblicksorientierte Regelung im Zeitbereich (Stichwort: EMT-Regelung)
    • Periodenorientierte Regelung im Frequenzbereich (Stichwort: RMS-Regelung für Stabilitätsuntersuchungen)
    • Optimales Regelungsverhalten durch Kombination der Vorteile der unterschiedlichen Ansätze
  • Weitere wichtige Strategien:
    • Starke modellbasierte Vorsteuerung für eine optimale Ausnutzung der gewählten Auslegung
    • Optimales Verhalten für die Anlage und das umgebende Netz
    • Minimale Verwendung von Speichern, um stabiles Umrichterverhalten auch in schwachen Netzen und Inselnetzsituationen zu ermöglichen

 

Avasition-Analysator

Die oben dargestellten Technologien werden auf einer kosteneffizienten, Echtzeit-fähigen Berechnungs-Hardware zu einem Echtzeit-Analysator kombiniert. Der einfach erweiterbare Echtzeit-Analysator wurde speziell für komplette Netzsysteme, wie z.B. Offshore-Windparks entwickelt und kann Systeme mit mehreren hundert unabhängig geregelten Anlagen in Echtzeit nachbilden. Damit lässt sich neben dem dynamischen Verhalten einer einzelnen Anlage auch das Zusammenspiel einer geregelten Anlage mit dem restlichen Netzverbund in Echtzeit nachbilden. Sollte Ihre Regelung schnell genug ausgeführt werden können, ermöglich das System auch eine Ausführung in zehnfach schnellerer Zeit. Natürlich ist auch eine Ausführung in ‚Zeitlupe‘ möglich.

Der Analysator ermöglicht die hochgenaue Untersuchung komplexer Netzsysteme. Auf dieser Basis können eine Vielzahl von Szenarien in einer sehr kurzen Zeit untersucht werden, was in allen relevanten Phasen wie z.B. der Netzplanung, des Netzausbaus, des Netzbetriebs (Netzbetreiber-Perspektive) sowie der Entwicklung enormes Potential bietet. Z.B. können viele Risiken können auf diese Weise vorab identifiziert und gelöst werden und viele betriebliche Fehlersituationen nachgestellt und mögliche Lösungen in kurzer Zeit vor dem Einsatz auf der realen Anlage erprobt werden. Der Avasition Echtzeit-Analysator hat die folgenden Eigenschaften:

  • Untersuchung selbst großer Systeme in Echtzeit (z.B. komplette Verteil- und Übertragungsnetze, komplette Wind- und Solarparks, Bahnnetze, HVDC-basierte DC-Netze)
    • Untersuchung des Verhaltens der realen Regelung auf realer Hardware
    • Ohne Verwendung der realen Anlage
  • Kosteneffiziente Hardware
    • Ein Modul pro Teilmodell
    • Durch standardisierte Schnittstelle Gesamtmodell sofort erweiterbar
    • Gesamtes System einfach skalierbar (in Hardware und Kosten)
  • Gleiche Modelle wie in Offline-Simulatoren (plugin-Modelle) auch für Analysator verwendet
    • Sehr viele Modelle aus der Energietechnik und Leistungselektronik bereits vorhanden
    • Gleiche Modellqualität wie in offline-Simulation
    • Alle Modelle mit kleiner Schrittweite auf je einer eigenen Hardware-Einheit berechnet
  • Verbindung der Teilmodelle einfach steckbar
    • Simulationsszenario sehr schnell veränderbar (selbst live in der Simulation)
    • Teilmodelle auf einzelnen Steckkarten direkt kombinierbar
  • Komfortable Benutzeroberfläche vorhanden (VIAvento)
    • Eingabe vieler automatisiert auszuführender Simulationsszenarien
    • Bedienung und Parametrierung komfortabel möglich
  • Betrieb des Analysators bei uns und bei Ihnen möglich

 

Entwicklungsumgebung VIAvento

Die erfolgreiche und schnelle Entwicklung und Analyse von Stromrichter-Anlagen erfordert eine leistungsfähige Entwicklungsumgebung. Neben der komfortablen Entwicklung der Steuerungs- und Regelungssoftware, spielt die Untersuchung des dynamischen Verhaltens der Anlage inklusive der Regelungssoftware – allein und im Verbundbetrieb – eine immer wichtigere Rolle. Diese – und weitere – Herausforderungen müssen von der Entwicklungsumgebung beherrscht werden:

  • Komfortable Regelungsentwicklung
    • Möglichst automatisierte Code-Generierung auf Basis einer allgemeinen Beschreibung (z.B. Blockschaltbild)
    • Code-Generierung von C- und VHDL-Code
  • Untersuchung und Bewertung des dynamischen Anlagenverhaltens
    • Stabilitätsuntersuchungen verschiedener Arten (z.B. Frequenzstabilität, Einfluss einer Anlage auf den Verbund)
    • Dynamische Bewertung von Fehlerfällen
    • Hochgenaue Berechnung von Netzrückwirkungen
    • Analyse der Komponentenbelastung (z.B. Spannung, Strom, Temperatur, etc.)
  • Einstellung unterschiedlicher Simulationsdetails für unterschiedliche Untersuchungszwecke
    • Lastfluss und RMS-Berechnung inkl. Verhalten der Stromrichter
    • Augenblickssimulation im Ereignis-Modus mit allen Schalthandlungen oder im Intervall-Modus (averaging)
  • Analyse vieler Simulationsszenarien
    • Viele FRT-Fälle notwendig zur Analyse der Erfüllung der Anforderungen
    • Unterschiedliche Parametrierung zur Ermittlung des Optimums
  • Möglichst wenig Übergänge zwischen verschiedenen Programmen
    • Diverse Importfunktionalitäten von verschiedenen professionellen Control-Development-Plattformen und Netzberechnungsprogrammen
    • Diverse Exportfunktionalitäten in verschiedene professionelle Control-Development-Plattformen und Netzberechnungsprogrammen

Zur komfortablen Entwicklung und Analyse geregelter Anlagen haben wir das Programm VIAvento entwickelt. Neben den Code-Generatoren, die auf Basis eines Blockschaltbilds fehlerfreien Code (C oder VHDL) generieren, der folgend z.B. auf einem Echtzeit-System oder in Form einer DLL verwendet werden kann. Zur Qualitätssicherung kann die erzeugte Regelung direkt im Simulator von VIAvento eingesetzt werden. Durch die Modellierung auf Basis von Zustandsraummodellen, ist VIAvento sogar in der Lage komplette Netze mit mehreren hundert geregelten Anlagen (wie z.B. Windparks) hochgenau simuliert werden. Diese – und noch viele weitere – Aspekte sind in VIAvento in jeder Version enthalten.

  • Selbst konzipiertes Tool VIAvento, erstellt für die Entwicklung geregelter leistungselektronischer Anlagen
  • Regelungsentwicklung mit Code-Generatoren
    • Basis: Blockschaltbild der Regelung
  • Simulation mit direkt einstellbarer Modelltiefe
    • Ereignis-basiert mit allen einzelnen Schaltbefehlen
    • Intervall-basiert (averaging)
    • Dynamische RMS-Simulation
  • Viele fertige Modelle bereits enthalten
    • Stromrichter verschiedenster Art
    • Motore und Generatoren
    • Frequenzabhängige Leistungsmodelle (z.B. ULM-Modelle)
    • Transformator- und Induktivitätsmodelle mit Sättigung und Hysterese
  • Benutzerfreundliche Parametereingabe (‚Typenschildparameter‘)
  • Kompletter Prozess integriert
    • Implementierung der Regelung
    • Parametrierung der Anlage / des Netzes / der Regelung
    • Ausführung vieler Simulationsläufe (auch mehrere hundert bzw. tausend Durchläufe)
    • Automatisierte Auswertung und Berichterstellung inkl. Zusammenfassung
  • Unterstützung bei Entwicklung und der Lösung von Echtzeit-Aufgabenstellungen
    • Entwicklung von hocheffizienten Umrichter-nahen Regelungen
    • Entwicklung von Echtzeitmodellen für den Einsatz in HIL-Systemen (hardware in the loop)
  • Entwicklung von prozessorientierten Lösungen
    • Entwicklung komplexer Post-Processing- und Reporting-Automatismen für Qualitätssicherungsaufgaben
    • Entwicklung komplexer Import- und Export-Funktionalitäten auf Basis von Parser-Generator- sowie Graphen-Analyse-Funktionalitäten
    • Entwicklung komplexer GUI-Strukturen (graphical user interface) für den Einsatz auf gängigen Plattformen (z.B. Windows, IOS, Android)

Neben der benutzerfreundlichen Modellierung auf Basis von Schaltbildern (das Modell wird automatisch erstellt), zeichnet sich VIAvento vor allem durch die komplette Begleitung Ihres Prozesses in einem einzelnen Programm aus. Vom Beginn der Entwicklung bis zur Generierung des Echtzeit-fähigen Codes für Ihre Anlage, werden alle Schritte durch ein professionelles Programm begleitet.



Dienstleistungen

Unsere Dienstleistungen umfassen den kompletten Prozess vom Aufbau bis zum Betrieb einer leistungselektronischen Anlage. Beginnend mit dem Entwurf und der Auslegung einer Anlage können wir Sie unterstützen, eine optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden. Neben der Auswahl der Topologie und der Komponenten unterstützen wir Sie gern mit einer vollständigen Analyse der Auslastung und Belastung aller Komponenten und finden so das Optimum aus Kosten, Volumen und Engineering-Aufwand.

Im nächsten Schritt, erstellen wir für Ihre Anlage ein kundenspezifisches Anlagenmodell für diverse Netzberechnungs- bzw. Untersuchungsprogramme. Mit unseren Rechenzeit-optimierten Modellen können Sie oder Ihre Kunden Ihre Anlage in hoher Qualität mit geringem Aufwand untersuchen. Mit einem bestehenden Modell können wir Sie zudem im Entwurf und der Implementierung der Regelungssoftware für Ihre Anlage unterstützen. Aufbauend auf unserer Regelungstechnologie erstellen wir gern eine robuste und gleichzeitig hochdynamische Regelung in C- oder VHDL-Code für Sie.

Bei einer bestehenden Auslegung und Regelung können wir mit einer Software- oder Hardware-basierten Funktionsvalidierung Ihre Qualitätssicherung bzw. Ihre interne Optimierung relevant unterstützen. Dabei wird in reinen Software-in-the-loop- oder Hardware-in-the-loop-Anwendungen (SIL- oder HIL-Anwendungen) das Verhalten Ihrer Regelung hinsichtlich der Erfüllung aller Anforderungen untersucht.

In unseren System- und Simulationsstudien untersuchen und bewerten wir das dynamische Verhalten Ihrer Anlage von der Einzelanlage bis zum kompletten Netzverbund wie z.B. Übertragungsnetzen oder kompletten Windparks. Klären Sie mit uns viele Fragestellungen zur Stabilität, zu Netzrückwirkungen, zur Kompatibilität und zur Grid-Code-Ausführung bereits im Vorfeld und reduzieren Sie damit Ihr Risiko.

Neben den einzelnen Prozessschritten können wir Sie auch mit einer allgemeinen Software-Entwicklung unterstützen, in der z.B. der komplette dargestellte Prozess in einen Software-gestützten Ablauf implementiert wird.

Neben der Auslegung sowie Untersuchung bieten wir auch die Realisierung von Demonstratoren und Prototypen an. Dabei sind verschiedene Spannungsebenen und Leistungsklassen mit verschiedenen Topologien möglich. Profitieren Sie von unseren Möglichkeiten und lassen Sie sich einen Prototypen zeiteffizient bei uns bauen.

Im Folgenden sind noch weitere Details zu unseren einzelnen Dienstleistungen gegeben:

  • System- und Simulationsstudien
  • Regelungsentwurf und -implementierung
  • Kundenspezifische Anlagenmodelle
  • Entwurf und Auslegung von Anlagen der elektrischen Energietechnik
  • Software- und Hardware-basierte Funktionsvalidierung
  • Kundenspezifische Softwareentwicklung
  • Realisierung von Demonstratoren und Prototypen

 

System- und Simulationsstudien (augenblicksorientiert im Momentanwertbereich und periodenorientiert im RMS-Bereich)

Der Anteil leistungselektronischer Anlagen in den modernen Verteil- und Übertragungsnetzen steigt stetig, was zu vielen zusätzlichen Herausforderungen führt. Bereits bei der Entwicklung und dem Betrieb einer Einzelanlage müssen viele Fragestellungen im Vorfeld geklärt werden. Mit der Einbindung der Anlage in ein komplexes Netz kommen noch weitere Aspekte hinzu, die gelöst werden müssen. Diese sind u.a.

  • Einzelanlage
    • Sind alle relevanten Zustände erreichbar (inkl. Fehlerfälle)?
    • Wie ist die Belastung der Anlage (inkl. subtransientem Temperaturverlauf)?
    • Wie verhält sich die originale Anlagen-Regelung bei unterschiedlichen Netzbedingungen?
    • Erfüllt die Einzelanlage die Netzanschlussbedingungen sowie individuelle Anforderungen, die Grundlage der Auslegung waren?
  • Anlagenverbund
    • Sind parallele Stromrichter bzw. Anlagen kompatibel (sowohl im grundfrequenten als auch im hochfrequenten Bereich)?
    • Welchen Einfluss hat die einzelne Anlage und deren originale Regelung auf die Stabilität des Verbunds?
  • Komplettsysteme (z.B. komplette Windparks)
    • Ist der Grid-Code geeignet die Stabilität des kompletten Netzes sicherzustellen?
    • Welchen Einfluss haben die Regelungen und deren Kennlinien auf die Spannungs- und Frequenzstabilität?

Alle aufgeführten Fragestellungen – und viele mehr – können wir mit Ihnen gemeinsam mit System- und Simulationsstudien sowohl im Augenblicks- bzw. Momentanwertbereich (z.B. EMT) oder RMS-Bereich beantworten. Durch die Verwendung selbst erstellter rechenoptimierter Modelle sind auch Untersuchungen kompletter Netze ohne Aggregation einzelner Anlagen möglich. Eine Besonderheit ist dabei die Einbindung der originalen Regelung des Herstellers (als gekapselte DLL) in das Modell. Profitieren Sie von unserer Erfahrung mit vielen Simulationsstudien in unterschiedlichen Bereichen wie der Wind- und Solarenergie, Pumpspeichersystemen, Verbundnetzen und HGÜ-Anlagen in Thyristor- und MMC-Technologie. Die folgenden Aspekte bieten wir Ihnen an:

  • Wir führen die Untersuchungen im Programm Ihrer Wahl aus (z.B. in PowerFactory, Simscape Power Systems mit MATLAB/Simulink, PSS NETOMAC, PSCAD, PLECS)
  • Wir entwickeln ein eigenes auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittenes Programm für die Netzberechnung oder auf zugeschnittene Modell-Plugins für Ihr favorisiertes Netzberechnungsprogramm (auf Basis der bewährten Modelle und Algorithmen von VIAvento)
  • Wir arbeiten in vielen Projekten mit Stromrichter- und Anlagenherstellern und lassen diese Erfahrung in unsere Modelle einfließen

 

Regelungsentwurf und -implementierung

Mit der immer größeren Verbreitung leistungselektronischer Geräte – sowohl in der Erzeugung als auch im Verbrauch – steigen die Anforderungen an die Regelungssoftware dieser Geräte. Neben den hohen Anforderungen durch die Anlagenbetreiber sind zudem viele unterschiedliche Topologien und unterschiedliche Regelungsebenen zu beherrschen. Im Einzelnen ergeben sich u.a. folgende Aspekte, die bei der Definition und Implementierung einer Regelungssoftware beachtet werden müssen.

  • Anwendung der Regelung
    • Aufbau und Betrieb einer Anlage
    • Verwendung in Simulationen bzw. Netzberechnungen
      • Komplette Regelung z.B. in Augenblickssimulation (z.B. EMT)
      • Teil-Regelungen in RMS- bzw. Lastflussuntersuchungen
  • Hohe Anforderungen an die Qualität
    • Robust bei weichen und stark gestörten Netzen (ohne Verursachung von Stabilitätsproblemen)
    • Verbund- und Inselnetzbetrieb (möglichst im direkten Übergang)
    • Hochdynamische Regelungen mit LVRT- und HVRT-Fähigkeit
    • Beherrschung unterschiedlicher Technologien und Topologien
    • Regelung am Netz und an Motoren / Generatoren
    • Etc.
  • Einstellbares Verhalten erforderlich
    • Überlagerte Kennlinien bzw. Charakteristik der Anlage (auch zur Simulation des Verhaltens bzw. für Netzberechnungen notwendig)
    • Unterlagerte Stromregelung mit dynamischer Begrenzung
    • Pulsmuster von PWM bis zu synchronen Pulsmustern
  • Unterschiedliche Ansätze möglich
    • Weit verbreitete Regelungsansätze (z.B. für Studien bestehender Anlagen)
    • Modernste Regelungsansätze (z.B. inkl. Patentierter pole-restraining control (PRC), Spannungseinprägung, assessment-base flux-trajectory optimization – kurz AFO)

Sollten Sie vor der Herausforderung stehen, eine Regelungssoftware entwickeln zu müssen, die alle Herausforderungen an moderne Systeme meistern muss, können wir Sie dabei sehr stark unterstützen. Mit unserer reichhaltigen Erfahrung mit der Regelung verschiedenster Systeme können wir für Sie eine bereits bestehende Lösung anpassen oder eine maßgeschneiderte Lösung implementieren. Neben hochmodernen Ansätzen beherrschen wir auch weit verbreitete Prinzipien, mit denen wir Ihnen z.B. eine state-of-the-art Regelung zur Verwendung in Simulationsstudien übergeben können. Dies bietet Ihnen die Möglichkeit ein realistisches Netzverhalten zu untersuchen. Wie wir Ihnen helfen können:

  • Viele vollständig implementierte Regelungen bei uns vorhanden
    • Standard-Lösungen bis zu modernsten Ansätzen
    • Alle Regelungsebenen mit unterschiedlichen Einstellmöglichkeiten vorhanden
  • Umsetzung für sehr viele Topologien und Anwendungen vorhanden
    • Zwei- und Drei-Punkt-Stromrichter, MMC und Thyristorbasierte Stromrichter (z.B. TCR), etc.
    • Motor- und Generatorregelungen vorhanden
    • Anwendung in allen Applikationen möglich
  • Einstellmöglichkeiten wählbar, u.a. für folgende Fragestellungen
    • Zeitkonstante der Netzfrequenzbestimmung (und die Auswirkung auf die Frequenzstabilität)
    • Hochdynamische Strombegrenzung
    • Einstellung aller Kennlinien
    • Einstellung von Spannungs- und Stromeinprägung
  • Unterschiedliche Varianten der Übergabe möglich
    • Offener Code inkl. Dokumentation zum vollständigen Know-How-Übergang
    • Kompiliertes Objekt zur Verwendung auf Echtzeitfähiger Hardware
    • Regelung als DLL zur Verwendung in Simulationsstudien

Viele unserer Regelungen sind in mehreren Anwendungsbereichen kommerziell im Einsatz (auf Anlagen unserer Kunden bzw. in Simulationsstudien). Wir finden auch für Ihre Problemstellung eine passende Lösung.

 

Kundenspezifische Anlagenmodelle

Leistungselektronische Anlagen und moderne Verteil- und Übertragungsnetze werden häufig mit Software zur Simulation bzw. Netzberechnung untersucht (z.B. PowerFactory, Simscape Power Systems mit MATLAB/Simulink, PSS NETOMAC, PSCAD, PLECS). Neben den verschiedenen Untersuchungs-Programmen werden zudem unterschiedliche Szenarien ausgeführt – von einzelnen Stromrichter-Anlagen bis kompletten Netzen inkl. Stromrichtern – die unterschiedliche Herausforderungen mit sich bringen. Die möglichen Detailstufen – von detaillierten subtransienten Verläufen bis zu RMS-Simulationen –  und Untersuchungsziele komplettieren die Anforderung.

Profitieren Sie bei der Erstellung und Verwendung der Modelle in den unterschiedlichen Programmen von unserer Erfahrung. Mit unserem Ansatz integrierte Modelle (plugins) zu entwickeln – die in allen Programmen gleich sind – können wir sämtliche Fragestellungen schnell und damit kostengünstig für Sie lösen. Die folgenden Problemstellungen wurden dabei u.a. bereits gelöst, die Lösungen sind für Sie sofort verfügbar:

  • Detaillierte Modelle diverser Stromrichter-Anlagen in allen Programmen vorhanden, u.a.
    • Solar-, Wind-, Pumpspeicher-, HGÜ-, Industrieanlagen
    • Stromrichter in 2-Level, 3-Level, MMC- sowie thyristorbasierter Technologie
  • Nachbildung von Einzelanlagen und sinnvoll aggregierten Anlagen möglich
  • Kombination von Augenblicks- (z.B. EMT) und RMS-Modellen möglich
    • Stromrichter-Modelle für RMS-Simulationen
    • Detaillierte Stromrichter- und Maschinenmodelle für Augenblickssimulationen (z.B. EMT)
  • In Modell integrierte Anlagenregelungen möglich
    • Integration der realen Hersteller-Regelung
    • Integration der generischen Avasition-Regelung (zum Vergleich oder wenn keine Hersteller-Regelung vorhanden

Neben dem eigentlichen Aufbau der Modelle komplexer Systeme, ist die große Simulationszeit in vielen Fällen eine große Herausforderung. Insbesondere die Simulation mit vielen geregelten Anlagen (wie z.B. ein kompletter Windpark) ist mit vielen Modellansätzen nicht in einer adäquaten Zeit simulierbar. Profitieren Sie in diesem Fall von unseren Modellen, die auch als Teil-Modelle in Ihr Simulationssystem eingepflegt werden können. 

  • Beschleunigung des Modells möglich
    • Einbau rechenoptimierter Modell-plugins in Ihre Simulationssysteme
    • Beschleunigung der Simulation durch Auswahl der notwendigen Modelltiefe
  • Echtzeit-fähige Implementierung der Simulationsmodelle
    • Export aus Netzberechnungsprogrammen auf Echtzeitsysteme möglich
  • Offene und parametrierbare Modelle sowie Blackbox-Modelle möglich
    • Detailgrad der Parametrierung wählbar (Sie entscheiden wieviele Informationen und Einstellmöglichkeiten sichtbar sind)
    • Kombination offener Modelle und Blackboxen möglich (z.B. Transformator einstellbar, Stromrichtereinheit aber als Blackbox)

 

Entwurf und Auslegung von Anlagen der elektrischen Energietechnik

Der Entwurf und die Auslegung von Anlagen der elektrischen Energietechnik ist eine komplexe Suche nach dem Optimum für Kosten, Volumen, Gewicht und Engineering-Aufwand zugeschnitten auf eine definierte Problemstellung. Typisch müssen gewisse Arbeitspunkte unter der Rahmenbedingung von vielen Bedingungen wie z.B. Netzanschlussbedingungen realisiert werden.

  • Komplexe Zusammenhänge in Anlagen
    • Durch komplexe Zusammenhänge erfordert die Änderung einer Komponente auch die neue Bewertung der umliegenden Komponenten
    • Die Auslegung ist ein Optimierungsproblem mit vielen Varianten und Parametern
  • Einfluss der umliegenden Komponenten muss berücksichtigt werden
    • Stromrichter erzeugen Oberschwingungsstrom, sorgen für zusätzliche Verlustleistung und Netzrückwirkungen
  • Viele Variationen möglich, daher schwierig ein Optimum zu finden
    • Topologie-Variation
    • Parameter-Variation
  • Abhängigkeit der Auslegung von der Steuerungssoftware gegeben
    • Stationäres und dynamisches Verhalten und damit Belastung der Komponenten von Steuerungssoftware bestimmt
    • Durch schnelle bzw. langsame Reaktion unterschiedliche Belastungen in unterschiedlichen Fällen gegeben
  • Viele unterschiedliche Berechnungen aus unterschiedlichen Disziplinen notwendig
    • Elektrische Signalquellen
    • Elektrische und thermische Verläufe
    • Wechselwirkung der elektrischen, mechanischen und thermischen Größen
    • Mechanische Abmessungen der Komponenten (Volumen, Gewicht)

Mit unserer umfangreichen Erfahrung in der Berechnung und Bewertung energietechnischer Anlagen – vor allem in der Zusammenarbeit mit Prof. Andreas Steimel – können wir Ihre Anlagenauslegung stark unterstützen. Von der Bewertung einer vorhandenen Anlagentopologie und -parametrierung (z.B. inkl. der Bewertung des möglichen dynamischen Verhaltens) bis zum kompletten Entwurf kann jede Unterstützungsleistung von uns erbracht werden. Insbesondere die Implementierung und Anwendung eines kompletten Bewertungsprogramms kann in Ihrem Auslegungsprozess das Risiko einer fehlerhaften Auslegung reduzieren. Mit den folgenden Aspekten können wir Sie u.a. unterstützen:

  • Ausführung der einzelnen Berechnungen
    • Berechnungsvorschriften aller relevanten Komponenten der elektrischen Energietechnik vorhanden
  • Prüfung einer vorhandenen Topologie und Parametrierung möglich
  • Integration einer typischen Steuerungssoftware in die Berechnungen möglich
  • Unterstützung der kompletten Berechnungen durch Modellierung und Simulation möglich
  • Umsetzung des kompletten Auslegungsvorgangs in automatisierte Software möglich
    • Unterschiedliche Plattformen wählbar (z.B. PowerFactory, Simscape Power Systems mit MATLAB/Simulink, PSS NETOMAC, PSCAD, PLECS)
    • Unterschiedliche Dateiformate wählbar (z.B. Export und Import in Microsoft Office, HTML)
    • Berücksichtigung bereits bestehender Komponenten in Auslegungsprogramm möglich

Alle aufgeführten Teilschritte werden von uns bereits in vielen Kundenprojekten eingesetzt und unterliegen damit einer kontinuierlichen Optimierung. Durch die Kombination unserer Technologien und unserer Projekterfahrung bei der Bewertung kompletter Anlagen verfügen wir über umfassenden Knowhow. Profitieren Sie von unserer Erfahrung und sichern Sie Ihren Anlagenentwurf ab.

 

Kundenspezifische Softwareentwicklung

In modernen elektrischen Anlagen gewinnt Software im kompletten Projektverlauf von der Planung, über die Umsetzung und die Inbetriebsetzung sowie im Betrieb zunehmend an Bedeutung. Dies betrifft zum einen die in der Anlage zur Steuerung und Regelung eingesetzte Software und zum anderen die Software zur Entwicklung und Begleitung des kompletten Projekts. Durch die komplexen Arbeitsschritte kommt dabei häufig eine für jeden Schritt optimierte Software zum Einsatz. Im Gesamtprozess ergeben sich damit jedoch häufig viele Wechsel zwischen einzelnen Software-Programmen und Formaten. Diese ‚Medienwechsel‘ sind mit enormen Prozessaufwänden und Fehlerrisiken verbunden. Aus unserer Sicht sollten solche unnötigen Risiken und Kostentreiber rigoros durch eine Software entfernt werden, die die folgenden Aspekte beachtet.

  • Entwicklung und Betrieb kompletter Anlagen der elektrischen Energietechnik erfordert viele einzelne Schritte
    • Auswahl der Topologie und Komponenten
    • Entwicklung der passenden Steuerungssoftware
    • Analyse des stationären und dynamischen Verhaltens in vielen Szenarien
    • Modellierung für unterschiedliche Programme (in Abhängigkeit des Wunsches Ihres Kunden)
    • Validierung der korrekten Funktionalität der Steuerungshardware und software
    • Dokumentation
  • Für jeden einzelnen Schritt unterschiedliche Programme optimal
    • Viele Programme zur Netzberechnung / Simulation vorhanden
    • Unterschiedliche Entwicklungsumgebungen für Steuerungssoftware (z.B. häufig ein Unterschied zwischen Entwicklung für die Anlage und für die Untersuchung)
    • Unterschiedliche Dokumentations-Standards
  • Unterschiedliche Experten für jeden Arbeitsschritt notwendig

Sollte auch Ihr Entwicklungsprozess diverse unterschiedliche Programme benötigen, können wir Ihnen bei der Entwicklung eines einheitlichen Softwareprozesses helfen. Wir orientieren uns dabei an Ihren Vorstellungen und erstellen einen maßgeschneiderten Prozess, der die bisher eingesetzten Programme weiterhin integriert (z.B. ferngesteuert) oder ersetzt – je nach Ihrem Wunsch. Alle einzelnen Schritte, wie z.B. die Parametrierung der Anlage, Regelungserstellung, Überprüfung des dynamischen Verhaltens, etc. können wir dabei auch auf Basis unseres Knowhows und unseren Softwarewerkzeugen implementieren und so Ihren gesamten Prozess relevant verbessern. Mit den folgenden Aspekten erstellen wir Ihnen einen vollständigen Softwareprozess für Ihren perfekten Ablauf:

  • Entwurf kompletter Softwareprozesse
    • Erfassung des IST-Stands durch Interviews und Dokumentensichtung: Wie sieht Ihr aktueller Prozess aus und wo entstehen die höchsten unnötigen Aufwände.
    • Welche Tools und Lösungen sind dafür aktuell bereits vorhanden?
    • Entwicklung des SOLL-Stands: Wie sieht Ihr optimaler Prozess aus? Wie müssen die Abläufe kombiniert und automatisiert werden?
  • Implementierung des zugeschnittenen Prozesses
    • Automatisiertung vorhandener Programme (‚Fernsteuerung‘ der Programme)
    • Implementierung einer übergeordneten Ablaufsteuerung nach Absprache
  • Entwicklung prozessorientierter Software
    • Import- und Exportfunktionen für viele Programme vorhanden (z.B. Microsoft Office) – aus Basis von Parser-Generator sowie Graphen-Analyse-Funktionen
    • Entwicklung komplexer GUI-Strukturen (Benutzeroberflächen) für den Einsatz auf vielen gängigen Plattformen (z.B. Windows, IOS, Android)
    • Anpassung der Software an Ihren Prozess (und nicht umgekehrt)
  • Code-Generatoren vorhanden
    • Generierung Ihres Codes aus allgemeingültigen Blockschaltbildern möglich (z.B. aus PSCAD, aus Simulink, aus VIAvento)
    • Automatische Generierung von C- und VHDL-Code
    • Gleichbleibend hohe Qualität des Codes
  • Knowhow Ihrer Experten wird in die Software integriert und ist folgend auch von anderen Mitarbeitern nutzbar
    • Knowhow kann von uns oder von Ihnen eingebracht werden (mit und ohne Offenlegung)
    • Automatisch ganzheitliches Wissensmanagement integriert

Profitieren Sie von unserer Erfahrung bei der Erfassung des IST-Stands von Prozessen, bei der Entwicklung optimaler Prozesse sowie bei der automatisierten Umsetzung von Prozessen im Bereich der Leistungselektronik und Energietechnik. Erfassen und optimieren Sie Ihre Prozesse.

 

Software- und Hardware-basierte Funktionsvalidierung

Die Validierung der korrekten Funktionalität einer Anlagenregelung ist sowohl in der Qualitätssicherung als auch für die Zertifizierung einer Anlage unerlässlich. Die Ausführung der Validierung kann in reinen Software-Prozessen mit einem geeigneten Untersuchungsprogramm oder mit Hardware-in-the-loop-Aufbauten inklusive Verwendung der originalen Regelungshardware erfolgen. Die notwendigen einzelnen Prüfungen sind u.a.

  • Prüfung der Erfüllung der Anforderungen der Anlage inkl. Regelung notwendig
    • Einhaltung der Netzanschlussbedingungen
    • Realisierung des korrekten Stromverlaufs in FRT-Fällen (z.B. korrekte Anregelung des geforderten Blindstroms)
  • Prüfung der korrekten Umsetzung der Regelung auf der Hardware notwendig
  • Prüfung aller Aspekte der System- und Simulationsstudien (vgl. oben)

Mit der Anwendung unserer Technologien (u.a. Plugin-Anlagenmodell, Analysator) können wir Sie bei der Validierung Ihrer Regelungssoftware und -hardware unterstützen und damit einen wertvollen Beitrag zu Ihrer Qualitätssicherung leisten. Neben der Ausführung der Validierung bei uns, können wir Sie auch in die Lage versetzen, die Validierung in Ihrer Entwicklungsumgebung selbst auszuführen. Profitieren Sie von unseren Erfahrungen und Möglichkeiten:

  • Möglichkeit einer kosteneffizienten Realisierung eines Realtime-Systems
  • Betrieb bei Ihnen oder bei uns
    • Wir erstellen ein Modell für Ihre Entwicklungsumgebung oder stellen eine eigene Entwicklungsumgebung zur Verfügung
    • Je nach Wunsch können die Untersuchungen und Validierungen bei Ihnen oder bei uns ausgeführt werden
  • Ankopplung Ihrer Systeme problemlos möglich
    • Ankopplung Ihrer Hardware über
      • Adapter-Anschlüsse, wenn Sie Standards verwenden
      • Individuelle Adaptionsbaugruppen, die wir gerne zeitnah in Abstimmung mit Ihnen für Sie entwickeln
    • Ankopplung Ihrer Software auf unserer oder Ihrer eigenen Hardware
  • Komfortable Bedienung jeder Lösung über VIAvento-Oberfläche oder in Ihrer eigenen Entwicklungsumgebung
  • Hohe Modellqualität sofort verfügbar
    • Plugin-Modelle für diverse Systeme inkl. Realtime-Analysator vorhanden
    • Unveränderte Modelle in vielen Projekten bereits verwendet

Die Umsetzung der notwendigen Modelle und Funktionen erfolgt bei uns sehr schnell und flexibel, da viele Modelle bereits vorhanden sind. In der Entwicklung unseres Analysators wurden bereits diverse Bussysteme erfolgreich angekoppelt und Adapter für typische Ankopplungen von Regelungs-Hardware entwickelt. Damit sind wir in der Lage sehr schnell auf Ihre Anforderungen zu reagieren und bereits zu Beginn der Untersuchung aussagekräftige Ergebnisse zu liefern.

 

Realisierung von Demonstratoren und Prototypen

Häufig sind in Unternehmen gewisse Auslegungsansätze, Regelungsprinzipien, Vorgehensweisen und Hardware-Plattformen unverrückbar etabliert. Dies ist in vielen Entscheidungssituationen ein Vorteil, da dies auf Dauer auf Basis eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses zu niedrigen Stückkosten führt.
In den letzten Jahren ändern sich jedoch die Anforderungen des Marktes. Immer öfter muss dynamisch auf neue Anforderungen reagiert werden können, um nicht Mitbewerbern das Feld überlassen zu müssen. In solchen Situationen ist der angeführte kontinuierliche Verbesserungsprozess von Nachteil, da dieser zu langsam ist. Nur durch die Möglichkeit in kurzer Zeit und evolutionär neue Konzepte probieren zu können, kann die Führung übernommen werden. Häufig ist auch die Demonstration einer neuen Technologie eine wesentliche Aufgabenstellung, um innovative Projekte in die Ausführung zu bringen und Akzeptanz zu schaffen.

Wir unterstützen Sie dabei auf verschiedenen Ebenen. Wir bieten Ihnen auf Basis unseres umfassenden und dynamisch ausgeführten Engineerings die Möglichkeit, in kurzer Zeit Demonstratoren und Prototypen zu realisieren. Unsere Dienstleistungen umfassen dabei alle Aspekte von der Auslegung, der Regelung, der Errichtung und der Inbetriebsetzung. Abgerundet wird unser Angebot durch unseren hohen Automatisierungsgrad unserer Teilprozesse, die eine effektive und effiziente Evaluierung ermöglicht. Unser Portfolio umfasst dabei im Detail:

  • Vorbereitung des Demonstators
    • Auslegung der Anlage (Topologie und Parameter)
    • Parametrierung der Avasition-Regelung
    • Untersuchung des Verhaltens in der Simulation
    • Finale Abstimmung der Parameter auf Basis der Untersuchung
    • Dokumentation der vollständigen Auslegung
  • Ausführung
    • Verschiedene Spannungsebenen und Leistungsklassen möglich (bis in den Megawattbereich)
    • Verschiedene Topologien möglich
      • Zwei- und Dreipunktstromrichter und MMC
      • Parallelschaltung mehrere Stromrichter
    • Aufbau aller Ebenen: Leistungsteil, Mess- und Regelungstechnik, Regelungssoftware, HMI
    • Verteilte Systeme mit vielen unabhängig geregelten Einheiten möglich (z.B. Demonstrator eines Windparks)
    • Dokumentation der Umsetzung und Verwendung des Demonstrators
  • Inbetriebsetzung, Übergabe und Betrieb
    • Inbetriebsetzung des Demonstrators an der Betriebsstätte (bei Ihnen oder bei uns)
    • Unterstützung im Betrieb des Demonstrators oder Betrieb bei uns
    • Übergabe im Rahmen von Schulungen und Workshops

Über Avasition

Hallo 123

 

Avasition (referring the two independent companies ‘Avasition GmbH’ and ‘Avasition Software Solutions GmbH’) has been founded in 2010 and is located in Dortmund (Germany). Avasition offers customized engineering and process services and consulting in the scope of power-electronic systems including software development. Key markets are e.g. HVDC, renewable and transportation applications. Within the challenging projects, the self-developed software framework ‘VIAvento.SUITE’ featuring grid calculations, process automation and reporting has been well proven.
The partners and employees of Avasition studied electrical engineering at the Ruhr-University Bochum or at the TU Dortmund University (both Germany). Additionally, the three partners received Dr.-Ing. degrees in electrical engineering focussing on simulation and control design of converter-dominated grid systems and signal processing and partly performed studies in organizational management. The team is supported permanently by Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel (Ruhr-University Bochum). During their careers, in sum, the partners have registered 8 patens, published more than 130 peer-reviewed papers and have been giving several lectures and expert trainings on different topics.
The scope of projects amongst others includes
-    Comprehensive studies covering large-scale onshore and offshore projects with HVAC and HVDC systems often including controlled medium- and high-voltage converters. Typically, system design and dimensioning, simulation-based quality and stability assessments or combinations are focussed aspects. Hereby, projects with different converter manufactures as well as with distribution and transmission system operators have been performed to the same extent (references on request).
-    Control design for power-electronic converters especially for weak-grid connection situation (Avasition has patents in this field registered or granted) different applications (e.g. HVDC, renewables, railway).
-    Process analysis including process identification and reviews
-    Software implementations for validation-process elements like software-in-the-loop (SIL), hardware-in-the-loop (common HIL and more sophisticated concepts) and power-hardware-in-the-loop (PHIL) for drive-train emulation.
-    Often, the self-developed software framework ‘VIAvento.SUITE’ (e.g. for loadflow, harmonics, dynamics, stability, code generation and reporting) and high-quality Avasition controls for relevant power-electronic assets in different applications are utilized.
Mission statement: The aim of our dynamic and flexible team is to support our customers with high-quality engineering and process consulting. For us beyond common approaches, physical modelling and lateral thinking are indispensable for optimal solutions.

Customers: The customers of the Avasition GmbH can be found in all areas of power-electronic applications: In automotive applications as well as in the field of permanent-magnet synchronous machine assessment reference projects have been completed. Recent projects are located in the field of modern power engineering. Especially, high-voltage DC-transmission systems with self-commutated power-electronic converters and analyses of complex power-electronic systems (e.g. wind parks and their grid integration) have to be mentioned here.

Öffentliche Projekte

 

WindOptTool- Entwicklung eines Expertensystems für die Analyse, Bewertung und Optimierung der Netzintegration von Windkraftanlagen

Wie können Windparks optimal geplant werden- und das trotz enormer technischer Komplexität? Mit dieser Frage beschäftigen sich das Institut EneSys der Ruhr-Universität Bochum und die Firma Avasition GmbH im Bochumer Verbundprojekt „WindOptTool“.

Als wichtiger Eckpfeiler der Energiewende gewinnt die Nutzung der Windenergie stetig an Bedeutung. Immer größere Windkraftanlagen und Windparks entstehen, um eine nachhaltigere Energieversorgung für die Zukunft zu erreichen. Hierbei ist eine gute und durchdachte Planung der Anlagen unerlässlich. Steigende Anforderungen zum Anschluss an das Netz und zahlreiche Einflüsse wie das stochastische Windaufkommen und gegenseitige Beeinflussungen der Windkraftanlagen machen dies jedoch immer schwieriger.

An dieser Stelle setzt das Projekt „WindOptTool“ an. Darin wird ein Expertensystem entwickelt, das Know-How zu allen relevanten Komponenten von Windparks bündelt. Somit können mögliche problematische Interaktionen einzelner Teilsysteme im Vorfeld entdeckt werden. Verbesserungsvorschläge zur Auslegung der verschiedenen Komponenten sorgen für Abhilfe, sodass die geplanten Anlagen insgesamt effizienter, zuverlässiger und somit rentabler werden.
An dem Kooperationsprojekt sind das Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik von der Ruhr-Universität Bochum und die Firma Avasition GmbH beteiligt. Am 19. Dezember 2016 fand unter Leitung des Projektkoordinators Prof. Dr. Constantinos Sourkounis der Projektauftakt an der RUB statt. Das Projekt hat ein Gesamtvolumen von über einer Million Euro und eine Projektlaufzeit von drei Jahren.

Das Forschungsvorhaben wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“ gefördert.